實現以人為本—健康安全環保經濟—現代化生產新理念3.接觸式機械密封技術

(ContactingMechanicalFaceSeal)主講人:郝木明,孫鑫暉目錄3.1機械密封的發展進程及方向3.2機械密封的結構、原理及特點

3.3機械密封的分析計算3.4釜用機械密封3.5機械密封輔助系統3.6接觸式機械密封存在的問題3.1機械密封的發展進程及方向發展進程表3-1機械端面密封的發展簡史年代歷史事件PsV值水平/(MPa·m/s)發展的動力18851900190819191920

1930

19401945

1957英國第一個端面密封的專利開始用于軸承密封汽輪機上出現幾個端面密封出現單端面密封用于小型家用冷凍壓縮機和車水泵用于內燃機水泵

在一定程度上解決輕烴泵密封出現平衡型和中間環高壓高速機械密封

美國西樂Sealol公司第一個金屬波紋管機械密封高溫密封

＜1.0

3.04

14.7

30

液壓傳動、蒸汽機和機床產生作為油封

結構上單、雙端面密封形成機械密封機械加工和材料方面的技術進步

石油化工發展；石墨、陶瓷、硬質合金等新材料；密封面粗糙度的改進，由Ra0.2μm改為Ra0.05μm航空、石油化工等工業要求（400℃以上）續表3-1機械端面密封的發展簡史年代歷史事件PsV值水平/(MPa·m/s)發展的動力1960

1963-19691974

1977

1985

1990年以后出現熱流體動力楔機械密封流體

流體靜壓密封、流體動壓密封及工業上應用出現新的密封面材料碳化硅和優質不同浸漬碳石墨

出現各種密封的組合機械密封和螺旋槽干運轉氣體密封工業應用密封面變形協調和材料合適配對工藝流體的零泄漏和零逸出密封技術迅速發展

非接觸(表面改形技術)機械密封發展

167～267

353

500

700

≥1000原子能工業要求；結構上出現流體靜壓、流體動壓和熱流體動壓密封(動力楔和動壓墊效應)

宇航和核電特殊要求；結構上出現多級密封；材料有碳化硅和優質碳石墨由于宇航和核電需要，出現螺定—機械密封、浮環—機械密封和螺旋槽密封用于高PV值熱水泵密封，環境保護、長壽命和安全生產要求API610、API682、STLESP-30等新標準用激光加工、表面改形技術、計算機技術和密封設計理論發展機械密封的目前水平：單級壓力：10-3Pa～35MPa；使用溫度：最高達1000℃；最低可達低溫深冷；機器轉速：高達50000r／min；PsV值：達1000MPa·m／s。3.1.2機械密封技術的發展方向按摩擦副端面的摩擦潤滑狀態分：接觸式機械密封（包括液體潤滑的“濕運轉密封”和氣體潤滑的“干運轉密封”）；非接觸式機械密封（包括“液膜密封”、“氣膜密封”和“氣液混膜密封”等）。接觸式密封：減少泄漏、降低磨損、提高可靠性和工作穩定性、延長使用壽命。非接觸式密封：實現無泄漏（液相零泄漏和汽相零逸出）無污染功能、提高流體膜剛度和工作穩定性、延長使用壽命。3.2機械密封的結構、原理及特點

3.2.1機械密封結構及工作原理機械密封是一種依靠彈性元件對靜、動環端面密封副的預緊和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置，（圖2-1）故又稱端面密封。機械密封的基本構成：端面密封副（靜環1和動環2）；彈性元件（如彈簧4）；輔助密封（如O型圈8、9和10）；傳動件（如傳動銷3和傳動螺釘6）；防轉件（如防轉銷11）和緊固件（如彈簧座5、推環13、壓蓋12、緊定螺釘6與軸套14）。圖4-1典型機械密封示意圖1-靜環，2-動環3-傳動銷，4-彈簧，5-彈簧座，6-緊定螺釘，7-傳動螺釘，8、9、10-O形環，11-防轉銷，12-壓蓋，13-壓環，14-軸套Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ——泄漏點返回機械密封基本組成和作用

1）動環和靜環是機封組成的核心，也是研究的重點。端面密封性能在很大程度上標志著機封的技術水平，因為其它泄漏渠道的密封（為靜密封）是較容易解決的。2）彈性元件（彈簧、波紋管、隔膜等）為主要零件的緩沖補償機構，是機封保證密封可靠性的重要條件。①預緊作用：使動靜環端面保持貼合；②減振作用：軸的振動如果不加緩沖地直接傳遞到密封端面上，那么密封端面就不能始終保持貼和而使泄漏量增加；③緩沖補償作用：若給摩擦副施加過大軸向載荷而導致端面嚴重磨損，若無緩沖補償機構，勢必會造成端面間隙越來越大，泄漏量增加。故機封都采用彈性元件和輔助密封圈建立緩沖補償機構，以緩沖振動、磨損給端面帶來的不良影響。3）輔助密封圈（O形、V形、楔形環等異形密封圈）是解決密封端面以外的微動密封問題中所不可缺少的組成部分，同時也起到浮動和緩沖的作用。材料要耐熱、耐寒并與介質有相容性（橡膠、石棉、膨脹石墨等）。4）傳動件（傳動銷、傳動環、傳動座、傳動套、傳動鍵、傳動凸耳或牙嵌聯合器）將軸的轉距傳遞給動環的作用。材料耐蝕、耐磨。5）固緊件（緊定螺釘、彈簧座、壓蓋、組裝套、軸套）起到靜、動環的定位、固緊和盛裝的作用。①定位準確，保證摩擦副密封面處于正確的位置，并且保持良好的彈簧比壓；②拆裝方便，容易定位，能重復使用，與輔助密封配合應注意有安裝密封環的倒角和環的壓彈量。五個泄漏渠道：

①、靜環與動環的端面之間—Ⅰ：旋轉動密封，主要泄漏通道；②、靜環與密封壓蓋之間—Ⅱ：靜密封；③、動環與旋轉軸（軸套）之間—Ⅲ：往復密封；④、密封壓蓋與殼體之間—Ⅳ：靜密封；⑤、軸套與軸之間—Ⅴ：靜密封；1）按使用密封的機器或設備分類：泵用機械密封、風機用機械密封、釜用機械密封。3.2.2機械密封的基本型式2）按工作參數分類：3.3機械密封的分析計算2）按工作參數分類：3）按結宿構型式寫分類：①平衡式襖和非平衡掀式能使介初質作用屈在密封澇端面上擇的壓力逢卸載的求為平衡悼式機械測密封；奸不能卸酒載的為衡非平衡針式機械飾密封。按卸載程尊度不同，姻平衡式機映械密封又根可分為部雙分平衡式(部分卸載)和過平婚衡式(全部卸載)。平衡式踢機械密概封端而臘上所受蔑的力隨汽介質壓評力的升渾高變化拔較小，波因此適惱用于高特壓密封話；非平盾衡式機川械密封翼端面所罵受的力氣隨介質祖壓力的擇變化較杯大，因味此只適圓用于低刊壓機械同密封。平衡式機火械密封能畢降低端面趴上的摩擦猴和磨損，療減小摩擦逗熱，承載槽能力大。滴但其結構膀較復雜，我一般需在徹軸或軸套管上加F出臺階壞，成本謙較高。趴非平衡鏟式結構榴簡單，辭在介質賊壓力小盼于0.7M瘡Pa時，使鄭用廣泛績。3.2.轟2機械密帳封的基繳本型式3）按結獲構型式伙分類：①平衡式耳和非平衡涂式3.2.卷2機械密封韻的基本型柳式①平衡式和驚非平衡式3.2.舞2機械密封潤的基本型漠式載荷系數K①平衡式階和非平右衡式3.2.冒2機械密封乳的基本型鄭式載荷系樸數K3）按結桑構型式廣分類：②內置式膚和外置式彈簧和底動環安處裝在密榴封箱內幣與介質另接觸的銜為內置著式，彈遼簧和動潑環安裝呆在密封援箱外不脅與介質躬接觸的黑為外置隙式。內置式可宿利用密封洋箱內介質塵壓力來密饒封，元件驗均處于流乒體介質中沫，密封端器面的受力冤狀態以及喚冷卻和潤逐滑情況好斤，常用結蠢構型式。外置式大佛多數零件武不與介質那接觸，暴皂露在設備降外，便于夜觀察、安蔑裝及維修帽。但介質比壓力與彈璃性元件的纖彈力方向前相反，當叮介質壓力鋒有波動，議而彈簧補偶償量不大枝時，會導寨致密封不糕穩定甚至雪嚴重泄漏淋。外置式僅用于強鎖腐蝕、高經粘度和易因結晶介質噴以及介質慕壓力較低鹿的場合。3.2脆.2機械密奔封的基修本型式3）按結構足型式分類：③內流式燙和外流式介質泄漏方向柔與離心聰力方向弱相反的酒為內流逢式機械果密封，瓦介質泄川漏方向掘與離心使力方向鄭一致的位為外流摟式機械狼密封。由于內流蓬式機械密敏封中離心鎖力阻止泄谷漏流體，攻其泄漏量輝較外流式泡的小，密潛封可靠，酸適用于高便壓處。當與轉速極高饒時，為加歲強端而潤啄滑采用外段流式機械輸密封較合烏適，但介委質壓力不勻宜過高，添一般為l～2MPa。3.2細.2機械密封誼的基本型毀式3）按結構雜型式分類：④靜止蝴式和旋激轉式彈簧不芳隨軸一描起旋轉哪的為靜哈止式；掉彈簧隨堪軸一起若旋轉的戴為旋轉明式。由于靜止吩式彈簧不池受離心力第影響，常夜用于高速星中。旋轉式究的彈性辭元件裝端置簡單覽，徑向拴尺寸小渠，是常挖用結構爽，但不翁宜用于嚷高速。動因為在單高速情村況下的愚不平衡佳質量易央引起振換動和介厘質被強磨烈攪動找。線速鋪度大于30m逝/s時，宜垂采用靜遠止式。3.2.媽2機械密至封的基菠本型式3）按結構倘型式分類：⑤單彈警簧式和驅多彈簧春式補償機娃構中只摩有一個粉彈簧的甘為單彈透簧式或侵大彈簧逮式，有肥多個彈胡簧的稱存多彈簧編式或小挑彈簧式斗。單彈簧式圾端面上的焦彈簧壓．奴尤其在軸遵徑較大時邀分布不均殖。多彈簧然式的彈簧蓬壓力分布諒相對均勻洪。單彈簧奪式常用祖于較小鐘軸徑(d≤臂80～150m拌m)。而多彈墊簧式適用沾于高速、寺大軸徑。裹但多彈簧微式彈簧絲鉗直徑細，園當有腐蝕促或結晶顆階粒積聚易鏈引起彈簧擾失，寧可踏采用單彈那簧式。3.2標.2機械密遣封的基頌本型式3）按結構姜型式分類：⑥單端面油式和雙端棍面式由一對密叼封端面組踢成的為單畝端面機械份密封；由伍二對密封軍面組成的喜為雙端面仿機械密封服。當兩對睬端面沿殺軸向布俯置時為兩軸向雙科端面機潤械密封挺；當兩蠢對端面瞎沿徑向務布置時縫為徑向到雙端面國機械密轟封。單端而機臥械密封結估構簡單、枝制造和安滴裝容易，亭一般用于罵介質本身討潤滑性好餅和允許有侵微量泄漏導的情況，翠是最常用泉的機械密怎封型式。互但當介質培有毒、易寬燃、易爆酸以及對泄榴漏量有嚴碗格要求時坦，不宜使嫩用。雙端面雄機械密丈封適用滋于介質碎本身潤饞滑性差驢、有毒榴、易燃鏟、易爆球、易揮構發、含房誠磨粒及左氣體等防。徑向濃雙端面饅機械密營封結構斥較軸向美雙端面匙機械密喬封緊湊招。3.2.游2機械密橋封的基冊本型式3）按結樸構型式環分類：⑥單端面獅式和雙端斷面式軸向雙端厲面機械密定封有面對襖面或背靠貨背布置的移結構。這鍬種密封工旨作時如在盾兩對端面計間引入高蔬于介質壓下力0.0仰5～0.15鳳MPa的封液，構以改善端來面間的潤渴滑及冷卻掉條件，并懸把介質與派外界隔離薪，有可能呆實現介質“零泄漏”。3.2.吃2機械密封錄的基本型超式3）按結構瓣型式分類：⑦接觸式淹和非接觸母式接觸式機球械密封是艷指密封面觀微凸體接蹦觸的機械徒密封。非迅接觸式機在械密封是暢指密封面飄微凸體不層接觸的機提械密封。非接觸式監又可分為魂流體靜壓謙和流體動湊壓兩類。抹流體靜壓超密封系指除利用外部勿引入的壓供力流體或克被密封介句質本身，鞭通過密封警端面的壓恐力降產生尿流體靜壓卵效應的機腐槭密封。閑流體動壓哄密封系指秤利用端面頸相對旋轉鞭自行產生粉流體動壓榮效應的機匆械密封，黃如螺旋槽辱端面機械姐密封。接觸式機繪械密封的炊密封面間榨隙h=0.赤5～2μm，摩擦狀吊態為混合來摩擦和邊掘界摩擦；晶非接觸式超機械密封頃的密封面咐間隙，對監于流體動限壓密封h=>2頃μm，對于膨流體靜刻壓密封h>5μ異m，摩擦狀益態為流體貴摩擦、彈丸性流體動池力潤滑。3.2幕.2機械密限封的基水本型式3）按結構通型式分類：⑦接觸霸式和非買接觸式普通機械咱密封大都坊是接觸式適，而可控浪間隙機械冷密封是非漿接觸式。接觸式機吉械密封結廈構簡單，肯泄漏量小句，但磨損南、功耗和尺發熱量都嫩較大，在基高速、高嫁壓下使用遇受到限制泄。非接觸式客機械密封沫的功耗和壇發熱量小衡，正常工至作時沒有守磨損，能悼在苛刻工脹況下工作費，但泄漏冠量較大。3.2.兆2機械密客封的基飛本型式3）按結發構型式養分類：⑧單級塊和雙級漢密封使密封削介質處謠于一種概壓力狀初態為單農級密封影；處于稿二種壓挨力狀態道為雙級勵密封。前者與鍛單端面瓶密封相鐘同，后久者二級掌密封串悲聯布置耀，介質脈壓力依辦次遞減辟，可用秒于高壓應工況。灰如介質柔壓力很銷高，可飛以將多職級密封典串聯，鋒成為多津級機械望密封。3.2.航2機械密封莖的基本型嫌式3）按結垂構型式劑分類：⑨波紋管咬機械密封按所用材浸料不同：綢金屬、聚螞四氟乙烯掏和橡膠波耳紋管機械譽密封。波紋管羨型密封翼在軸上泉沒有相召對滑動蛋，對軸胖無磨損杯，隨動旺性好，逮適用范課圍廣。金屬波紋面管又可分森為焊接金易屬和液壓產成型金屬抓波紋管。金屬波烘紋管本營身能代徐替彈性雅元件，扶耐蝕性壯好，可星在高、站低溫下框使用。溉聚四氟傻乙烯波矛紋管耐前腐蝕性件好，可盒用于各影種腐蝕徐介質中衡。橡膠蘇波紋管計因橡膠像價格便厲宜，使溉用廣泛顫，使用呢溫度受謀不同膠聚料性能壘的限制蘭。3.2哥.2機械密晃封的基兇本型式圖3—2（1）填內裝戶內流多墻彈簧旋賓轉接觸梢式機械器密封圖3—2（2）影內裝內流賢多彈簧靜沃止接觸集毛裝式機械螺密封圖3—2（3）錢內裝貍內流多艱彈簧旋擇轉接觸政集裝式菌機械密而封圖3—2（4）外塵裝外流多參彈簧旋轉至接觸式機肆械密封圖3—2（5）雙妻端面波紋燙管接觸集蜜裝式機械兔密封圖3—2（6）內裝宇內流雙端漆面單彈簧砍接觸式機倘械密封圖3—2（7）內裝般內流單端俯面單彈簧他集裝接觸兼式機械密質封圖3—2（8）內裝內侵流雙端面畝多彈簧集尺裝非接觸翠式干氣密牙封圖3—2（9）內裝咬內流多端季面（串聯驢）多彈簧鄭非接觸式述干氣密封圖3—2（10）剖分炎式機械密踐封3.2功.3機械密胳封的優第點密封性—泄漏量梁可以限酷制到很趙少只要主密班封面的表筋面粗糙度龍和平直度榴能保證達戲到要求，風只要材料弓耐磨性好贈，機械密浪封可以達捏到很少泄本漏量，甚且至肉眼看營不見泄漏本。可靠性—壽命長在機械乘密封中議，主要藍磨損部娃分是密屑封摩擦堪副端面旁，因為飽密封端修面的磨稱損量在浩正常工權作條件培下不大勒，一般范可以連續續使用模1～2盯年，個圣別場合火下也有良用到5漏～10雜年。穩定性—運轉中無堂需調整由于機械農密封靠彈捉簧力和流汗體壓力使簽摩擦副貼粉合，在運仙轉中自動適保持接觸俗，裝配后煩就不用像升普通軟填戰料那樣需開調整壓緊黑。耐振性—優于徑記向密封徑向密封敘一般在轉享速n=30瘡00r/魚min下最大徑私向振幅不回超過0.疑05mm；而機度械密封壺的承受扁的徑向盾振幅可臨超過此舊值，國窗外開發湊的釜用旗機械密應封可允斥許軸的明徑向偏油擺量達3mm（單側）具。適用性—使用psV值不斷提壇高機械密憑封可以估采用平謎衡式密陶封、流唉體靜壓奇型密封博、流體躬動壓密督封或多閃級組合路式密封旺，使psV值達到較璃高值，現夠已可達到叨1000誦（MPa·m／s），并丙在不斷扮提高。1）力學恭分析：機械密敗封的使躁用性能蘆主要取喘決于由糾兩密封唱端面構禁成的主胳密封，結即兩端刑面之間植的摩擦罰狀態。3.3機械密封纏的分析計廈算3.3機械密腰封的分進析計算3.3機械密封須的分析計嫌算1）力學分躁析：3.3機械密溜封的分慎析計算1）力學穗分析：機械密封肢端面力學帝分析圖3.3機械密封招的分析計嗚算1）力學分環析：①密封握環帶面舒積A較窄的泉密封端逝面外徑d2與內徑d1之間的環胸形區域的么面積，即欄與另一個疲密封端面炊的有效接仁觸面積。②彈簧比挨壓psp單位密封塊面上的彈酬性力(MPa遣)。計算貓方法是隊總的彈直性力Fs除以密掩封環帶蹄的面積A。3.3機械密封棵的分析計腥算②彈簧售比壓psp彈性力Fsp的取值止是有限株度的，展其最小柄值受兩使個因素妨支配。是彈性力俱必須克服似輔助密封倡的最大阻四力，否則望密封端面普將開啟，鬧導致過大劫泄漏。是當非補棋償環的端幟面與軸線狡不垂直并晝且流體壓骨力較低時捷，彈性元便件必須能雙夠克服軸洽向慣性力龜使密封端設面保持分聾離。根據密欠封端面軋的面積穴，彈簧難比壓psp通常處昌于0.1～0.2秩MPa。工作條件使用機械psp/Mpa高速密封V＞30m/s噴氣發動機、軸流式壓縮機、高速泵0.05～0.2中速密封V＝10～30m/s工藝用泵、化工泵、通用泵0.15～0.3低速密封V＜10m/s攪拌機、混合泵、建筑機械0.15～0.63.3機械密術封的分漫析計算③密封流踩體壓力有抹效作用面泰積Ae指密封正流體壓都力作用詞在補償泄環上，顯使之對略非補償鎖環趨于濫閉合的擾有效作暈用面積梯。④密封漫流體壓團力作用賺比壓pe單位密扎封面上棵承受流澡體壓力閑所施加獸的使密催封端面鳴閉合的趴力。式中，db為滑移谷直徑，菌也稱平衡直蒙徑，指流熱體壓力企作用在侮補償環參輔助密衫封圈處侵的軸(或軸套)的直徑曲。式中，p—密封流體泄壓力，即私密封內外豈側流體壓涉差（p1-p2）。3.3機械密封岡的分析計庭算⑤載荷系娃數K(或面積比B)流體壓力棍作用在補獲償環上，沈使之對于況非補償環自趨于閉合陵的有效作招用面積Ae與密封環討帶面積A之比。其恭物理本質挑是密封流協體壓力作翠用比壓Pe與密封流隸體壓力P之比。當K≥l時，即Ae≥A，密封流迫體壓力作怖用面積大嶄于或等于臟密封環帶奇面積(承載面積)，稱為非平衡感型機械噸密封；當K<1時，即Ae<A，密封隆流體壓龍力作用處面積小鏈于密封折環帶面線積(承載面茂積)，稱為平衡型機煤械密封。3.3機械密封犯的分析計漸算⑥平均流爭體膜壓力Pm密封端面羨間流體膜績的平均壓謀力。式中pr——在半徑智為r處密封獵端面上房誠的流體怪膜壓力欄。流體膜貴壓力pr為流體寶膜靜壓pst與流體舍膜動壓pdyn之和對于平行樂面密封，沾根據N-S方程可妻以推導段出平面優間隙內跌層流壓兔差流動依時內裝眠式機械拳密封的pst為對于不可遣壓縮的液立體，流體命靜壓沿密城封面徑向雪按對數曲曉線規律分吵布；對于網可壓縮氣糖體，流體賴靜壓沿密住封面徑向竟按拋物線派規律分布陽。3.3機械密兩封的分誼析計算對于波形控面密封，詢根據雷諾防方程，利浸用窄密封另近似和空么化邊界條耍件，可以守推導出具宣有n個波的波佳形面液體弟端面密封啦的流體膜兵壓：⑦反壓系作數（或膜稅壓系數）λh0及ha為最小間疲隙和波幅柳，μm。膜壓系榨數反映了機風械密封在輔被密封流替體壓差作脅用下端面餅間流體膜泳承載能力祝的大小。對于不笑同密封感面接觸虜型式（寶液相平貿行面、憐氣相平剛行面、率氣液混貧相平行米面、收擾斂行錐玩面、擴漁散行錐航面、傾狗斜面）詢的機械德密封，米其膜壓美系數的近表示方磨式不同尾。錐面慨機械密桂封的膜班壓系數乓主要取軋決于密牙封面內踩、外側今間隙比劈燕，而傾嗚斜面機熱械密封蘆的膜壓挎系數主繪要取決據于密封俗面內、商外半徑珍比。3.3機械密享封的分欄析計算⑧閉合鎮力Fc指由密連封流體壘壓力p和彈簧專力Fs等引起叉的作用放于補償霞環上使免之對于腎非補償漫環趨于褲閉合的津力。式中，Ffr—補償環輔轟助密封與刺滑移面之強間的摩擦魂力；Fi—補償環組崗件軸向加炒速運動時爽產生的慣頁性力。在穩定工隙作條件下棍，可不考柿慮軸向摩晌擦力和慣疑性力的影鉛響。⑨開啟前力Fo指作用丑在補償潑環上使疊之對于遍非補償輝環趨于蜓開啟的越力。3.3機械密封腔的分析計全算⑩端面租接觸比運壓Pc作用在毛密封面縫單位面魔積上的掃凈閉合鵲力。根據力平劫衡：強調：上述是分析是煩針對上替圖所示良的基本塔結構而渡進行的謎，針對倒不同的各具體密怎封結構跨，某些澇參數的座計算式敗會有所浴不同。端面比壓Pc的計算為布機械密封望的性能分彼析計算如浪端面摩擦餐功耗以及提冷卻、沖拘洗量大小重的確定奠械定了基礎學。外裝外流并非平衡型澆密封的端晌面比壓外裝外兇流非平省衡型密極封的端耳面比壓在外裝式胳密封封中暖，為了保杜持合適的悄端面比壓販，需要較汽大的彈簧彼比壓，特汁別是當介訓質壓力增映大時。開穩啟力也隨焦之增大，肯需要更大咳的彈簧比賭壓。過大咬的彈簧比怪壓是不允遲許的，特性別是在設楚備啟動和純壓力低的肆情況下運匪行時，將羞會導致端齊面比壓過很大。因此叫，外裝式成密封不能勸用于高壓乖，一般不苦超過0.2扯5MP居a。即使在門低壓的情睡況下，由曉于受彈簧棗施力不均督勻性、離甚心力等不抵利因素的吹影響，密俘封效果也看不太好，鎮一般僅用陰于強腐蝕秧性介質工弱況;外裝外流蒸平衡型密霉封的端面陡比壓為了提尸高外裝劈燕式密封但的使用材壓力，致又不致匙使彈簧膚比壓過猶大，出持現了外掉裝平衡而式結構頌，使用絹的介質奴壓力可哨達0.4M裝Pa。閉合力貝包括彈千簧力與雜介質壓出力有效面基積雙端面挺密封的密端面比謠壓波紋管令密封的嗚端面比冰壓波紋管恥密封的言端面比椅壓矩形波波紋管密滿封的端面撞比壓U型形波矩形波鋸齒形波3.3機械密封險的分析計蘇算2）性能分晶析：性能參館數有：PV值、泄漏量默、功耗、痛溫升和摩鋒擦系數。PV值：與其區它軸承摩莖擦副類似祝，PV值被選作事選擇、使該用和設計侄機封的重撐要參數，宰功耗、磨景損和溫升暖都與之有術關。①使用PsV值：說明芝機封使用施條件，可梳當作工作板難度或技獄術水平，統一般樣本救或選用手廁冊中常采悔用它。②工作PcV值：密克封面接潛觸壓力Pc與密封面勁平均周速V之乘積，驢是機封工不作時的性友能參數，癥設計中使邪用。3.3機械密封毀的分析計壤算2）性能分蔑析：③允許垮[PcV]值和[PcV]值：根據剖一定的摩償擦副材料銹在規定的桃使用壽命快和允許的宗磨損率確叼定的[PcV]值，由寄實驗確睜定。④極限菠(PcV)值：以有熱裂時賞的(PcV)值作為珠極限(PcV)值。⑤臨界玩(PcV)c值：密釋封面液寄膜破裂肌時(PcV)值。在廣機封中委考慮到劉勿使熱曠變形和譯壓力變界形超過妥液膜厚誕度或限討制密封樸面溫度鍛、防止稀液膜氣唇化，使萌用PcV值小于(PcV)c。3.3機械密對封的分敞析計算2）性能恩分析：

密封材料組合水與水溶液其它液體非平衡型平衡型非平衡型平衡型碳石墨對不銹鋼0.5—3.0—對鉛青銅2.5—3.5—對斯太利特2.58.55.058對氧化鋁陶瓷3.5219.042對氧化鉻陶瓷7.042——對碳化鎢7.0429.0122對碳化硅9.0639.0185碳化鎢對碳化鎢4.5267.042對碳化硅6.0369.01053.3機械密封奧的分析計蔽算2）性能分畏析：A摩擦系數f機封的摩不擦熱量Qf、沖洗段量Qr和摩擦郵功耗N計算時搭均需要釣正確地亡選用摩笑擦系數粘；除用拆模擬實失驗求摩肌擦系數邀作材料虧的摩擦挖系數實努驗外，民可參考紋現有相列近的數蕩據選用門。密封端臟面的總鴨摩擦力F包括流五體粘性扇剪切摩坐擦力Ff和密封妨端面微卷凸體接巾觸摩擦鳳力Fc兩部分，沸即在混合摩廉擦狀態下兄接觸式機里械密封的問摩擦系數f可表示為xf、xc分別為揀流體膜山承載比刊、微凸杏體接觸咳承載比濃，兩參杜數滿足3.3機械密肺封的分質析計算2）性能汗分析：摩擦系數f材料配對摩擦副材料摩擦系數動環靜環不同材料碳石墨鑄鐵0.07陶瓷0.07碳化鎢0.07碳化硅0.02硅化石墨0.015碳化硅碳化鎢0.02相同材料硅化石墨0.05碳化硅0.02碳化鎢0.08機械密板封某些湊摩擦副搬配對的辦摩擦系體數3.3機械密封愁的分析計干算2）性能分怠析：摩擦系數f配對的材料鑄鐵碳化硅鋼斯太利特硬質合金碳化鎢陶瓷85%氧化鋁99%氧化鋁接觸摩擦系數0.180.120.200.230.150.120.12某些材料疤與碳石墨般配對時的園接觸摩擦拔系數3.3機械密瓜封的分魯析計算2）性能題分析：B磨損量在混合摩見擦狀態下鳳接觸式機旨械密封密復封端面間趴存在著摩泰擦、磨損金，而機械煮密封的壽垂命在正常份情況下主衣要取決于顏密封面的鏡磨損。磨郵損程度可卸用磨損率覺及磨損系疏數來表示悲。磨損率澡為單位時疲間內的磨簽損量，用γ表示。摩擦副材綢料粘著磨辦損的磨損感量3.3機械密鹽封的分連析計算2）性能分庫析：磨損量我國JB4乖127錘.1—男199惜9《機械密猛封技術條求件》中規登定：磨損毫量的大小鈴要滿足機莖械密封使瓦用期的要念求，以清僻水為介質臉進行試驗的時，運轉100覽h軟質材料搏的密封環扮磨損量不毒大于0.0房誠2mm。即磨緞損率為≤0.0般2mm/澇100h或0.2μ菜m/h。磨損系充數Kw是無因次沉準數，其陰值愈小，訓磨損愈少鄉豐，常用磨謊損試驗測蛾算。摩擦副材料動環浸樹脂碳石墨浸樹脂碳石墨浸巴氏合金碳石墨浸青銅碳石墨碳化鎢碳化硅硅化石墨靜環耐蝕鎳鑄鐵陶瓷（85%氧化鋁）碳化鎢（6%Co）碳化硅硅化石墨磨損系數K-W10-610-710-710-810-810-910-9某些機械每密封密封愚面材料配圈合的磨損膨系數K-W密封介質興：水3.3機械密封墊的分析計哄算2）性能午分析：C泄漏量q反映機叨械密封到密封性夕能的主倚要參數削。在很棍大程度鉗上取決維于密封紗面縫隙鄙的形狀咐和大小功，即取嗽決于何掉種摩擦逢狀態。診為保證譯密封工請作的可筋靠性，號要求壽緣瑞命長，屬同時泄匯漏量小皇，必須匆處于合院理的潤經滑狀態賞下運轉面。混合潤滑鋤狀態下：式中，C—流量系狠數，C=5×1修02m/s3/2。3.4機械密封堅的分析計累算2）性能轟分析：D摩擦功扎耗N式中，N—端面摩擦徑功耗，kW；Dm—密封面攏的平均屢直徑，Dm=(D1+D2)/2(m)；b—密封面捆寬度（m），b=(肉D2-D1)/2；V—密封面而平均周劇速，V=πDmn/6殘0(m仿/s)。3.5機械密原封的典縱型結構1中間環機迫械密封具有中間費環的機械葡密封與浮究環密封組灶合的多端陸面密封。脹由于中間漸環旋轉周墓速約為動擺環的一半劇，從而減躍少密封的pv值。這種亭旋轉中間晶環與靜環蔥銜接浮動穩不轉，則棵中間環兩及側受熱和歇受壓對稱端，可減少猾變形，可于高壓峽和高溫下擔使用，以息減小壓力良變形和溫禾度變形的盤影響。具有中間潤石墨環與乏浮環組合盲的機械密誘封可調節孝的半接倚觸式機檔械密封3.5機械密封杰的典型結勉構2彈性變形當環波度機毀械密封動波度忽機械密漸封在靜環座瞞上開有若巾干通液壓棗的槽（圖稈中虛線）犧，液壓作苦用時靜環傲徑向幾處億受力，由哀于泊桑效脹應使靜環賞端面出現怎波度，而糞沿圓周有羅幾處加壓利力，這些袋作用沿旋渾轉方向切尿換，從而滲使之不斷勺產生旋轉警波度，使哪磨損均勻影，延長壽俘命。這種稼布置的靜娃環比固定月波度密封泛磨損均勻匪且磨損量綱小些。固定波盯度機械擋密封這種密封淹的結構特謹征是特殊芒靜環座形私式，過去辰環座為厚農壁圓環軸另對稱結構息，而這種蘿彈性變形晨環的環座雁背面開有陵若干豁口嚼，壓力作藍用于豁口猾，產生彈詞性變形。膝由于具有許彈性波紋頂變形，在川高速下使謊之得以良息好地潤滑貍，從而延敗長密封壽銜命。3.5機械密封玻的典型結磚構3窄環刃賴邊密封圖（a）為一種腔窄環刃邊蓮機械密封衣，其特點嗚是動環做目成密封面行寬度很小盲的刃邊密貿封環。圖（b）為另一洲種刃邊密蟻封的靜環存與動環示理意圖。通巖常用于高璃粘度、凝霧固性液體賣、附著性枯強的液體摩（如塑料隆、橡膠原伐液等），撇其寬度僅紋有0.3～0.5續mm（刃邊）敏，可以防止粘液郊附著在密晚封面上，切斷凝尊固物和附慮著物。此陷外，由于網端面做成睛刃邊，兩融側溫差不世大，接觸面的惱變形也小斃，冷卻性說能好。用金屬波紋管代替填抄料不僅寒具有撓懼性而且美便于縮散小間隙憐，使附抬著物和擠沉淀物址不易結噴垢。3.5機械密膛封的典穴型結構4剖分環攪機械密乖封將密封飄零件做訂成分塊拾的型式，便于在拆攪裝維修時墨保證密封卷端面平行剩。做成周榮向對開或撐多瓣環用講圍簧箍住鉗。壓蓋、持動環、動劉環座、靜向環及輔助廚密封圈均飾設計成有犬接縫的對找開環和開酸口密封圈上。開口密謙封環兩端弄做成球窩戚對接。該射類型密封題裝置安裝墨方便、速旦度快、停甘機時間短鞠；不用拆嶄卸泵或聯洲軸器，就肚可以快速捧拆裝。3.5機械密封稼的典型結究構5金屬波筋紋管密縱封焊接金屬蘆波紋管密莖封一種靜腹止式內宴流型波崗紋管密惰封，用陳于煉油既廠減壓喊熱油泵民作為軸方封。其子特點有畏以下四隙點：金屬波紋哪管代替了襖彈簧和輔井助密封圈芬，解決了陡高溫下輔嘩助密封的府問題，保扯證密封性否穩定；波紋管蛇本身就崇是部分群平衡型馬密封，倘適用范勝圍廣；在低壓遍下有沖披洗液可開以耐負亮壓和防盲抽空能悅力，在轉高壓下府只要在郊波紋管楚耐壓限謹內就可獸工作；采用蒸淘汽背冷畜，起到驗啟動前箱暖機和秩正常運換轉時冷永卻及減刊少溫度萄變化的慮作用，臂又能沖選洗干凈待內部析柱出物和紫防止泄旦漏嚴重匙時發生嚴火災。3.5機械密封蛛的典型結千構5金屬波全紋管密蟻封液壓成型芬的波紋管淘密封，這種波紋猴管的特點泄是：圓弧波形宿的曲率半恨徑不等（堪波形不對客稱），工彎作時應力艘分布均勻偏；只有一醒道由原蘆材料卷者筒狀的追焊縫；與前一種懲雙S形金屬鬧焊接波江紋管比寧較，不俘對稱圓挎弧形液段壓成型謀波紋管禽不易有串沉積聚社積；受壓時平華均直徑不速變（金屬缸焊接雙S形波紋怪管密封厚受壓時者平均直命徑變化臭）；制造簡單帶，工作量常少。3.5機械密培封的典倡型結構6集裝式機池械密封特點是靜貝環、動環僻、軸套與隱壓蓋在安把裝前可以碼集裝在一寄起，便于系檢查裝配糕質量。檢任查合格后殘安裝到機架泵中，只古要擰緊法鞠蘭固緊螺怠栓即可，證這樣就容危易保證安善裝質量。3.5機械密不封的典費型結構7帶內置換潛熱器的平機械密榜封一種熱油往泵用帶內快置換熱器覽的雙端面饅機械密封怒。這種密殃封的特點將是：有內置腿換熱器淘將工作亦介質溫虜度降低鹿，可用暗于一般字熱油機征械密封弱作為高攏溫密封蘿；整套密封指與內置式妨換熱器和怎壓蓋集裝課成一體，早以便安裝魄和安裝前狗質量檢查拼；有封油系卷統可防止寇有毒或易辣爆產品外疫漏。3.5機械密封弱的典型結層構8彈性體姓端面密剪封彈性體端狗面密封也黎是一種軸逢向接觸式禮端面密封蟲。它有全彈性體陶端面密封和彈性體賴兼作彈毛簧元件珍和輔助圓密封元壞件的彈性體晴端面密封。圖（a）為全橡途膠軸向端紀面密封，甘它具有密斬封唇靠彈沫性與壁面繩接觸，只行有本身一杰個零件，床但有三部追分：密封估唇、鉸節辟和本體。逃這種密封占結構簡單術、價格低炊、摩擦小水并允許有塑角度誤差鴉，可用于采軸承的防勻水和防塵歌密封。圖（b）所示夫為橡膠崇隔膜端男面密封虧，隔膜為是彈性泰體（橡威膠），臭依靠彈閥性體的擺彈力預槍緊而靠甚液體壓仰力工作提。其隔建膜曲率歇大、耐鬧振性高摸，用于狹低壓差越反應器越密封。3.5機械密封口的典型結鄭構8彈性體端劣面密封圖4（c）為浮悠動端面婆密封與O形環組成搞的彈性體僅密封，O形環在倒密封環慘與箱體逼間被壓皇成橢圓濃形，兼撕作彈性較元件和探輔助密惹封，既療作靜密醋封元件瘦又作為捷定位元煌件傳遞燈扭矩，遼它具有緊滲漏量寨少、密醬封可靠擔、使用員壽命長召的優點拼，能在絨沖擊和從振動載炭荷以及手有水與通泥砂等其比較惡笑劣的環血境下工見作。3.5機械密今封的典圈型結構9磁性端面密封磁性端悼面密封勇有兩種款形式：磁力線不辟通過相對譜運轉間隙招而通過同佳一部件上躺兩個級間核形成的間任隙，使磁跟流體保持叫在該位置籍上，只有卸非磁性端嬸面接觸到論磁流體時化即形成密羽封（可用棉于非磁性抬軸的密封加）；在兩端面變間保持有蒜一定體積木的氣體，棕當上部端劈燕面承受載圓荷時，端塑面間形成星氣墊，氣殊體壓力以拒致上升直訴到密封損燃壞為止（嫩因而此結趣構適用于托承受軸向透推力，可址采用較大歲的端面面激積或多級哲密封來提幻玉高耐壓值痰）。3.4機械密封碌的設計機械密繁封的設要計程序獲取設械計條件：設計機械錘密封時，煤必須進行鎮周密的調濕查研究，濫并獲得具辛體的設計會條件；確定基本星結構：主要確尺定密封糊是單端穿面或是師雙端面春，平衡回型或是惱非平衡鵲型，內槐裝或是你外裝，晴旋轉式嘉或是非銷旋轉式要，單彈打簧或多呼彈簧等劈燕基本結唐構。確定材料：確定端降面摩擦望副、輔插助密封掌圈、彈救性元件躁及其它溜零件材府料。密封端每面設計：主要確寺定密封匙端面寬翻度及高綁度，計迎算載荷茫系數K。補償環筒和非補匯償環設屠計：包括形吼狀、尺推寸、支童撐方法迅、傳動廳及防轉渣機構、煉強度設絲式計、剛釀度設計啊等。3.4機械密封室的設計機械密封恒的設計程泉序密封輔耐助系統銹設計確定密封認輔助系統柄的流程、誕器件及其滔運行條件夜。主要工擋作參數商計算主要計算芬彈簧比壓守、平衡系英數、端面撕比壓、pV值、摩擦仁功耗等。標準化度和工藝雞審查對零件，飯結構、材氣料、試驗稀等進行標最準化審查尼對零件的輩加工工藝賊性進行審渾查。進行型惠式試驗擬定具體斃的試驗方前案，并進床行試驗，給按試驗規裙范進行考麻核。編制零件學表、使用煮說明書，攜完善設計叢技術文件產品型恩式試驗薪成功并趨定型后沾，編制鍵零件表擱、使用船說明書晚，并完憶善、歸歐檔設計蜜技術文念件。3.6普通接觸什式機械密踩封存在的昌問題隨著現代覺工業生產跨的發展，岡機械密封納的工作環懂境越來越版嚴苛，對竄密封的要宣求越來越迷高。目前國內宏外旋轉式乖機泵（以健離心泵為籮主）用機牽械密封基售本上是普搭通的接觸心式機械密庸封，由于密波封端面晉之間存禾在直接暑的固體票摩擦磨滴損，導感致密封妻因端面洪摩擦溫繳升過高裳、過度宏磨損等處原因早漁期失效。在密封效環境較救為惡劣攔的條件旗下，如密封易汽匹化類、高丙危險性、舍高腐蝕性欄、高含固味體顆粒介但質、高PV值等條件下棍，存在蜓大量的解液相泄懷漏和氣雹相逸出避而污染倍環境，細密封可階靠性和拾穩定性腰大大降賄低，失探效概率發明顯增罵大，難伸以滿足來長周期額運行、絹無污染擱、低能佳耗等現貴代化工嚴業生產嶼的客觀論要求。存在的缺冊陷主要體租現在：①．密封介摩質易產箱生泄漏冬，造成摸物質損嶺失和環亡境污染礙。密封原理持：在被密封餓流體與外翠界存在壓端力差（一椒般是壓力局高于外界態壓力）的自前提下，初通過維持那一定的端尤面接觸壓添力，來盡寫可能減小申密封摩擦愈副端面之閱間的軸向夸間隙以降餃低被密封牢流體的泄愧漏。難以實后現被密允封流體雷的零泄建漏，更柱不可能園實現其管零逸出然。隨著職現代環仁保要求壤的不斷疫提高，儉普通接線觸式機閱械密封凳的應用徹將受到鎮越來越掏多的限古制。②．密捧封端面權存在摩省擦磨損駱、使用守壽命短繩。密封摩擦味副之間存做在著直接斑的固體摩字擦磨損，積累葬的結果協必然是妖密封的多使用壽違命是有傻限的。一般地繪，普通簽接觸式劈燕機械密桶封的使滲用壽命潛不超過忠一年，別而對一僅些潤滑鄰性差的圣密封流褲體或含弦一定量捆固體顆藝粒的密秋封流體雖，密封剖的使用軍壽命只勉有數月氣甚至數言天。③．密封盆工作狀步態不穩膊定，失由效概率膏大增。密封端面廟之間的摩布擦溫升對棉密封摩擦哈副的工作憶狀態有很吊大的影響比，有可能阻使端面液膜完發生汽化（即相變耐，尤其對圖易汽化類千介質如高仍溫油泵、毒熱水泵、親輕烴泵等度），由單抗相潤滑變物為汽液混慶相潤滑，草使密封摩逗擦副處于遼不穩定的全工作狀態嚇（產生“鳴叫”、“汽噴”現象等，們失效的概輛率大大增民加。保壓、丑降溫作筋用Plan燥72+P益lan1懼1接觸式墨機械密零封非接觸式惱干氣密封④．密封愁件產生并熱變形趣、熱裂勺、熱漲脖而失效丹。密封端砌面之間邀的急劇繳溫升還投會導致曉端面溫露升過高漿，產生睬較大熱膛變形，琴摩擦磨逃損嚴重鳥和不均朵；使密絡封材料臭